3 C8051F单片机的时钟系统

C8051F340单片机的时钟系统一、 综述计算机，包括单片机，来运行程序，都是在时钟的驱使下一步一步完成的，不同的是，不同的计算机，其时钟的频率有很大的不同。C8051F340单片机的标称频率是48MHZ，在8位单片机的范畴里，属于较高频率的单片机，但与CORTEXM系列的32位单片机来比，它的频率实在是算不上高。C8051F340单片机的时钟称SYSCLK，中文称系统时钟。一个系统时钟的时钟周期，一般说来，程序可以运行一条指令。二、 时钟源SYSCLK从哪里来？当然从震荡电路来。震荡电路，在单片机内部有两套，一套是高频的，是12MHz，经过适当分频或不分频，可以做为SYSCLK。另一套是80K，经过适当分频或不分频，也可以做为SYSCLK来使用，但是频率太低了，只能用在极低速度的检测场合，或低功耗场合，或休眠模式下。在单片机外面，还可以加一套高精度的震荡电路，一般用石英晶体，该电路可以直接做为SYSCLK来使用。单片机内部，还有一套频率乘法器（倍频器），有4倍和2倍两种输出，都可以做为SYSCLK来使用。频率乘法器的频率输入可以来自外部震荡电路，或外部震荡电路的一半，也可以来自片内高频振荡12MHz。可以看出，单片机的SYSCLK的来源十分丰富，SYSCLK应该从哪里来？是多少？这些都是通过相关寄存器来配置的。三、 内部高频振荡器内部高频振荡器的频率是12MHz，单片机的SYSCLK可以从该频率适当分频或不分频来得到，分频系数由内部高频振荡器控制寄存器OSCICN来设定。SFR定义14.1OSCICN：内部高频振荡器控制寄存器R.WR R/W R/W 田W RWRWR.W复位值|IOSCEN|IFRBY|SUSPEND| - | - | -IFCN1IFCN0]10000000位7位& 位5 位4 位3 位2位1位0SFR地址誓0xB2位7：位6：位5：位4-2：位1-0：IOSCEN：内部高频振荡器使能位0：内部高频振荡器禁止.L内部高频振荡器使能。IFRDY：内部高频振荡器频率准备好标志0：内部高频振荡器未运行在编程频率。1：内部高频振荡器按编程频率运行，SUSPEND：强制挂起控制位向该位写'1'将强制内部高频振荡器停止运行，在发生USB非空闲事件（即RESUME命令）或VBUS中断事件（见S抵定义8一1）该振荡器重新启动，未用.读=000br写=忽略.IFCN1-0：内部高频振荡器频率控制位00：SYSCLK为内部高频振荡器8分频，01：SYSCLK为内部高频振荡器4分频，10：SYSCLK为内部高频振荡器2分频，11：SYSCLK为内部高频振荡器输出（不分频九可以看出，上电后的单片面，运行在8分频模式下，SYSCLK只有1.5MHz,适当配置这个寄存器，SYSCLK可以变成3M，6M，12M。四、内部低频振荡器C8051F340含一个低频内部振荡器，该振荡器的标称频率为80KHz。该震荡器的频率输出，经过适当分频或不分频来，也可以做为SYSCLK，分频系数通过低频内部振荡器控制寄存器OSCLCN来设定。SFR定义14.3OSCLCN；内部L-F振荡器控制寄存器R/W R R/W R/W R/W R/W R/W R/W复位值OSCLENIOSCLRDYOSCLF3OSCLF2OSCLF1OSCLFOOSCLD1OSCLDOOOxxxxOO位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0SFWjh0x86位7：OSCLEN；内部LF振荡器使能位0：内部L-F振荡器禁止』1：内部L-F振荡器使能，位6：OSCLRDY：内部振荡器频率准备好标志0：内部L-F振荡器频率未稳定，1：内部L-F振荡器频率已稳定，位5-2：OSCLF[3:0]：内部L-F振荡器频率控制位。内部L-F振荡器频率的微调控制位。当这些位被设置为0000b时,L-F振荡器工作在最高频率；被设置为1111b时，L-F振荡器工作在最低频率口位1-0：OSCLD[1:0]：内部L-F振荡器分频位00：选择8分频。01：选择4分频。10：选择2分频。11：选择不分频.五、外部振荡器外部振荡器电路可以采用外部晶体、陶瓷谐振器、电容或RC网络，我们这里只研究用石英晶体振荡器。这个石英晶体的参数，只能在30M以下，这个振荡电路要想正常工作，还要正确配置一个寄存器，这个寄存器叫：外部振荡器控制寄存器OSCXCN。由下表知，要想让晶体工作，需要将OSCXCN的第6-4位，设置成“110”或“111”，同时根据您所安装的晶体的参数，正确配置OSCXCN的第2-0位。假设我们安装的晶体是6M，则需要将OSCXCN的第2-0位“110”，如果我们安装的晶体是24M，则需要将OSCXCN的第2-0位“111”。晶体振荡电路有一个稳定过程，刚ffiOSCXCNK置完，这个晶体振荡电路还不能立即做为SYSCLK，要等待一段时间，哪什么时候，它工作就稳定的呢？这时要查看OSCXCN的第7位，如果该位是“1”，则表示晶体已经工作稳定了，如果该位还是“0”，则表示晶体工作不稳定，要继续等待。内部高频振荡器也有类似的等待过程，但是单片机上电后，内部振荡器已经正常运行，不用我们的程序来干预了。内部低频振荡器也有这种稳定过程，但是程序运行一般不用这种模式，所以问题并不突出。下面要说的频率乘法器，也有这种稳定过程，我们就不在赘述。这个石英晶体安装在哪呢？安装在P0.6、P0.7这两个管脚上，一旦装上晶体，P0.6、P0.7这两个管脚就不能做为普通的IO口来使用了。另外，两个30P的电容也是需要的，请参阅相关电路图。还要将这两个管脚设置成模拟输入、分配跳过。模拟输入，需将P0MDIN的第六、七位设成“0、0”。分配跳过，需将PSKIP的第六、七位设置成“1、1”。P0MDIN&=0x3F;P0SKIPI=0xC0;五、时钟乘法器时钟乘法器上电后是不启动的，如果有必要，可以向控制寄存器CLKMUL写入控制字，来启动该电路工作。向CLKMUL的第七位写入“1”，就就启动乘法器电路了，乘法器，是否工作稳定，可以查看该寄存器的第五位，第五位若为“1”，就表示乘法器已经工作稳定了。乘法器的频率源，可以是内部高频振荡器、外部振荡器、外部振荡器的一半，通过向该寄存器的1、0两位写入适当的控制字来选择。定义LUCLKARTt时钟乘法麝控制制存器RW R R-WR.W R;W RW RW夏位慎MULENAfUUNTTMCLRD¥| -- - MULSELOOOWOOO位？位（5 位5 位4位3 位W 位］ 位”SEEUt主0kB9位a位&位5：位皿位1顼；MULEN：时钟乘技器便能位0：时钟乘快器禁止。1:时钟乘注器伐施。MUUNn：时钟乘法嚣初始化拧制位0：当时钟乘法器械使能时，该位应为知、时钟乘法器被便能后向该位写皿’将初始化时钟乘法器。当时钟乘』葬皖定MULRDY的读出值为MULRDY：时钟乘法器准备好标志该只读位指示时钟乘汕器的状长0：时钟乘在器未准备好』1：时钟乘法器己准备好（锁定n未用*读=000b.写=恕略*MULSEL：时钟乘法器输入选择位这两位送择去时钟乘法器的时钟：MU1SEL选择的时钟00内部振满器01外部振满器10外部振荡鼎辰11保留六、系统时钟选择内部高低频振荡器、外部振荡器、乘法器，给C8051F340单片机提供了多种系统时钟选择方案。通过向时钟选择寄存器CLKSEL$A适当的控制字，就可以选择不同的时钟了。可以看出，外部接12M晶体，通过乘法器输出，就可以得到48M的SYSCLK了。SfK定曳LIECIJC&EL：时仲琏择寄存器R,Ttr RW RTf JLW RW RH' R,Ttr KAV 冥位值-I USBCLK | - | CLKSL |<MX1MOME7 位， 位5 昭 位3 位2 担1 位口 翡耻拒ttAPP7：未用.读=血-写=忽略、{.'■■6-4-USBCLK2-<i：USBITJ选择位这些位选样USBO的时拌.当USBflL作于-全速方式1卜、所选时的甜为4ShIHz.当LEBO「作于低速方式村，所通时恂"为6MHz.USBCLK墙择的时仲00041i诵涟器001内部毛痔器。010011卜部振赫器月100卜部靠赫暴月101110保鸟111保曾g未用.读=0b-写=忽略、{.'■■2-0=CLKSL2-0：系统闰神选择垃这些位选徉系迁IT计谀・CLKSL墙择的时仲000内胡振济器（■由寄存器SCICN中的IFCN-K■-选拜分妹系数10010104倍削神摭话牌门&11*4信时忡乘法器*1001氐颇夷鼎牌101-111保皆邑七该适领俱用于4EMHZ器V这个寄存器高半字节，是用来选择USB时钟的，现在我们不涉及，低半字节，是用来选择单片机的